范文1高校数字校园建设方案的分析与设计.docx
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范文1高校数字校园建设方案的分析与设计
2012年度专业硕士学位论文学校代码:
10269
学号:
63091500274
高校数字校园建设方案的分析与设计
摘要
数字校园是指利用计算机技术、网络技术、通讯技术对学校与教学、科研、管理和生活服务有关的所有信息资源进行全面的数字化;并用科学规范的管理对这些信息资源进行整合和集成,以构成统一的用户管理、统一的资源管理和统一的权限控制;通过组织和业务流程再造,构建一个构架合理的网络环境,使各类教学科研资源充分共享、各类管理及文化宣传信息充分流通并能和外部互联网沟通,最终实现教育过程的全面信息化,达到提高教育质量和效率的目的。
论文以高校数字校园建设为研究对象,从数字校园的需求分析入手,对数字校园的建设进行了总体规划,确定了技术架构,提供了对共享数据中心、信息门户、信息资源库、各应用平台的整合方案,最后针对数字校园的网络安全进行了系统设计。
全文通过对高校信息化建设全面的分析和设计提供了一个比较完整的数字校园建设方案。
本文以杭州师范大学数字校园建设为背景,是在对用户需求进行了充分了解和分析的情况下进行设计的,力求理论联系实际。
该方案在传统校园的基础上构建一个数字空间,以拓展现实校园的时间和空间维度,它集友好的用户界面、高度的集成性、自我成长能力、数据存储管理标准化和网络安全技术于一体,使得用户能够极为容易地对所需求的信息进行定位、操作和管理。
【关键词】数字校园、需求分析、系统设计、架构
【论文类型】应用基础
Abstract
DigitalCampusistodigitizealltheinformationandresourcesrelatingtoschoolsandteaching,research,managementandserviceforlifebyusingcomputertechnology,networktechnologyandcommunicationtechnology.AndDigitalCampuscanapplyscientificandregulatedmanagementtointegratetheinformationandtheresourcessothatitcancarryoutunifiedusermanagement,resourcemanagementandaccesscontrol.Throughtheorganizationandbusinessprocessreengineering,areasonablenetworkenvironmentisbuilt.Thenetworkenvironmentcanfullyshareallkindsofteachingandresearchresources;ItcanalsopromotevariousinformationofmanagementandculturalpropagandaandcommunicatewiththeexternalInternet.Ultimatelytheeducationalprocessachievesthecomprehensiveinfomatization,Thusthepurposeofimprovingeducationqualityandefficiencyisachieved.
ThepaperresearchesintotheconstructionofDigitalCampus.Itstartsfromtheneedsofthedigitalcampus,thenmasterplanstheconstructionofdigitalcampusconfirmthetechnicalarchitecture,providesanintegrationplanofshareddatacenters,informationportal,resourcedatabaseandtheplatformsofapplications.Finallythepapersystemdesignsthenetworksecurityofthedigitalcampus.ByacomprehensiveanalysisanddesignoftheconstructionofUniversityinfomatization,thepaperprovidesacompleteprogramforbuildingDigitalCampus.
ThepaperisbasedontheconstructionofHangzhouNormalUniversityDigitalCampus.Withafullunderstandingandanalysisofuser'sneeds, thepaperisdesigned.Anditstrivestointegratetheorywithpractice.Inordertoexpandthetimeandspacedimensionsoftherealcampus,theprogramistobuildupadigitalspaceonthebasisofthetraditionalcampuswhichintegratesuser-friendlyinterface,highdegreeofintegration,self-growthcapacity,standardizationofdatastoragemanagementwithnetworksecuritytechnologies.Thusitallowsuserstolocate,operateandmanagethedemandedinformationveryeasily.
【Keywords】DigitalCampus,Requirementanalysis,Systemdesign,Architecture
第1章绪论
1.1研究背景
随着信息技术、通讯技术,特别是互联网技术的飞速发展,原来各高校独立建设的应用系统,如教务管理系统、科研管理系统、办公自动化系统、财务管理系统等越来越难以适应综合应用的需要。
而且随着校园网上的信息越来越多,迫切需要统一的管理,对各类人员提供集成的信息服务和“以用户为中心”的信息服务。
伴随网络技术的发展和网上应用的不断增多,互联网上的安全隐患也不断暴露出来,如何通过体系化的手段来保障信息资源的安全成为管理人员的一个迫切任务。
另外,各类人员也需要一套统一的电子身份体系来保障自身的信息安全。
目前,我国高校教育信息化已在各方面取得了巨大发展,但由于学校在教学改革上还处于起步阶段,教育信息化持续发展面临着以下挑战:
1)体系化管理的需要
学校在教育信息化方面存在许多问题需要改进和提升,用户对信息服务的要求越来越高,以系统为核心转向以用户为核心的信息集成;不同角色的用户需要的个性化服务。
如决策工作需要更全面的信息、精细化的管理需要更准确的信息、运行维护体系跟不上应用的需要、协同工作需要更快捷的信息沟通、教学资源需要提供人性化信息等。
2)教育方式变革的需要
目前大学中,单一传统的教育方式是以教师为中心的教学模式,教师是传统的知识传授者。
在仅仅通过呆板的课堂传授知识的模式,学生只能成为单一的知识的接收者,不利于发挥其自主学习的积极性,不利于提升其分析问题与解决问题的能力和创新能力。
单一传统的教育方式已不能适应时代发展的需求,封闭的教育体系、零散的教学管理部门、信息封闭等问题严重制约着高校信息化建设的发展。
3)信息资源应用的需要
目前教育信息化建设存在的主要问题是数字化时代带来信息的爆炸式增长;伴随着越来越多获取信息的工具的涌现,信息安全问题困扰着网络的管理;知识共享需要开放的平台以整合信息,从而实现智能管理。
这些问题要妥善解决才能促进高校各部门之间工作的协调与高效,提高教学科研水平,提高核心竞争力。
在这个背景下,建设“数字校园”的概念被提了出来。
数字校园就是利用计算机技术、网络通讯技术对学校各种信息资源进行全方位的数字化;并对这些信息资源进行整合和集成,以构成“三统一”的模式,用户管理的统一、资源管理的统一和权限控制的统一[1];通过对各个业务流程的重新组织和改造,推动学校的规范管理和科学决策;进而构建一个信息畅通,资源共享、教育过程全面信息化的数字网络环境,最终使提高教育质量和效率的目标能够实现。
1.2本文的主要内容
在本文首先从教育信息化、门户系统、管理信息化、信息化安全、信息化服务五个方面分析了杭州师范大学信息化建设的现状,以此为基础对杭州师范大学数字校园建设进行了整体分析。
该分析提出杭州师范大学的信息化建设工作应该着眼于统一的信息资源规划、集成的数字教学体系、深层次的信息集成、高可用的运行平台、可持续发展的基础架构、全方位的信息安全防护体系、一体化的信息服务等几个方面,特别对可持续发展的基础架构进行了阐述。
其次,论文对杭州师范大学的数字校园进行了总体规划。
该规划包括:
数字校园建设总目标、数字校园建设指导原则、数字校园建设的可持续化发展、数字校园体系架构、信息化建设分期规划等5大部分。
然后,论文对规划中的数字校园体系架构进行了重点论述。
数字校园体系架构的设计包括了:
标准规范建设和实施、虚拟化架构、基于SOA架构的运行支平台、共享数据中心、信息门户系统、信息资源库、集成应用平台等七个方面。
最后,论文对杭州师范大学的数字校园的网络信息安全进行了整体规划。
1.3本文的组织结构
本文的在第1章绪论部分主要介绍了数字校园的研究背景。
从第2章开始着手对杭州师范大学数字校园建设进行全面的需求分析,需求分析从信息化应用现状、数字校园建设整体分析、数字校园建设的可持续化发展三个方面进行。
在需求分析的基础上,本文第3章对数字校园进行了总体规划,首先提出了建设总目标和建设指导原则,然后对数字校园体系架构进行了总体设计。
第4章主要介绍数字校园整体技术架构的设计,设计方案从信息标准规范建设和实施为开端,提出数字校园技术架构为虚拟化架构,并采用基于SOA架构的运行支撑平台的技术设计理念。
然后该章逐步详细介绍了共享数据中心、信息门户系统、信息资源库、集成应用平台的设计。
在杭州师范大学数字校园的总体设计基本成型后,本文第5章着重对网络信息安全进行了规划设计。
该章首先提出了网络信息安全建设的主要目标,然后列出了建设应遵循的标准和规范。
最后,论文设计了一个网络安全方案,该设计包括了网络安全管理系统的各个模块。
本文的最后一章(第6章)是对全文的总结,并对杭州师范大学今后的信息化建设进行了展望。
第2章杭州师范大学数字校园的需求分析
2.1信息化应用现状
在信息化管理上,学校各方面各层次都对信息化认识提高到一个新的层次上。
每年在信息化投入的预算支出在不断的增加,但是,大部分投入都是在硬件资源建设上。
从每年硬件资源与软件采购中可以明显的看出“重硬件轻软件,重技术轻应用[2]”。
在应用方面,各院系部门都有自己独立的业务处理系统,如教务处的教务管理系统,财务处的财务管理系统等。
从教学上,实现了教学平台,管理上实现了人事系统、科研系统、资产系统、办公系统等。
但是每一个非常独立,导致了大量的资源浪费。
由于应用系统的开发商不同、采用的技术标准差异较大,特别是大部分系统没有遵循国家或者教育部颁发的信息标准,系统之间的信息交换存在较大障碍。
在各系统接口方面,没有一个同一的标准,系统之间的数据交换都是通过手工导出与导入,在一定程序上增加了工作人员的劳动强度,同时,也造成了系统的不稳定性。
目前,杭州师范大学根据业务需要,已经建设了部分应用系统,但系统之间是相互独立并且没有关联,建设的应用系统如表2-1所示:
表2-1应用系统情况表
序号
系统名称
描述
1
亿邮电子邮件系统
数据库:
MYSQL
2
财务管理系统
用友公司。
3
教务管理系统
正方公司。
B/S+C/S结合的系统,数据库为oracle。
4
各门户网站
各部门自行开发,已经建成。
5
图书馆系统
图腾公司。
6
固定资产管理系统
北京化工学院系统,基于VFP开发
7
一卡通各系统
新中新公司,已经建成。
8
网络防病毒系统
趋势科技。
已建设。
9
学生机房管理系统
联创公司。
已建设。
杭州师范大学各业务管理领域包括:
教务管理领域、行政管理领域(包括:
人事、财务、资产、后勤等)、学生管理领域等,其业务关系互相交错,如图2-1所示:
(注:
由于版面原因为更加清楚交代各领域彼此业务关系,将关系图分成三块列示。
)
图2-1(a)杭州师范大学各领域业务关系图
图2-1(b)杭州师范大学各领域业务关系图
图2-1(c)杭州师范大学各领域业务关系图
各部门目前信息化使用情况如下所述。
1)教育信息化的现状:
为全面提升教学管理质量与效率需求,教务处一直致力于教育信息化工作。
目前教务处使用的是教务管理系统,其总体架构主要采用C/S结构与B/S结构体系架构。
主要功能包括教务管理、学籍管理、排课管理、选课管理、内容资源管理、在线交流功能、考核管理功能、系统管理功能等功能。
在调研中笔者发现,该系统与其他系统之间数据交互很不方便,无法流通共享,已经形成了大量不一致和的冗余信息,信息孤岛现象非常严重。
出现这一现象是由于教务系统在建设和规划时缺乏一套统一的数据规范和标准,导致其累积了大量不规范数据。
此外,教务管理系统缺乏学校个性化应用特点,在系统功能方面存在一定缺陷,需要进行一定的完善才能满足用户未来信息化发展的需求。
2)门户系统现状:
目前杭州师范大学建设统一的门户系统对外进行信息发布和宣传功能,学校信息门户由专门部门维护,各部门维护自己部门的门户。
学校门户主要提供了校园新闻、时事聚焦、公告通知、校内站点链接、科研学术、招生就业、电子邮箱等。
部门门户主要提供了部门简介、机构设置、主要工作职能、最新信息、相关链接等。
目前这些门户系统只能提供简单的信息发布,不具备协同办公和数据共享的功能,属于作用比较单一的门户系统。
3)管理信息化的现状:
杭州师范大学的各个应用系统(如财务管理系统、资产管理系统、图书管理系统、邮件系统、一卡通系统)存在着严重的信息孤岛现象,系统间互不兼容,数据不能共享,大量信息冗余和不一致。
造成这一现象的原因是上述应用系统是由各个部门自行开发并在校园网络基础上建立的,这些应用系统在建设时都没有遵循统一的标准和规范。
同时由于各应用系统缺乏学校个性化应用特点,修改、配置、扩展都比较困难,无法满足用户未来信息化发展的需求。
4)信息化安全的现状:
随着校园信息化的发展,应用系统的开发与使用不断深入,使得对网络,信息系统的依赖程度越来越高,从而使得学校信息安全问题也越来越严重。
校内各类资源的上传与下载对于在校的师生是公开,对于有意或无意的带病毒的文件缺乏相应的扫描措施,导致校园内病毒泛滥成灾。
由于使用人员的安全意识不同、各种应用系统未进行统一管理,导致校内各类资源的上传和下载以及病毒的监管和控制工作难度加大,在一定程度上影响了校园网络的正常运行,所以校园内信息安全的管理工作仍有待加强。
5)信息化服务的现状:
学校信息化建设比较侧重在教学角度,缺乏对校园生活、管理等多维度为目标的信息化服务。
已建立的应用系统由于对师生的实际需求考虑较少,因此需要在增强个性化信息服务及减轻管理交互服务能力上不断提升。
2.2数字校园建设整体分析
总结学校的信息化现状,对比国内外数字校园的成功案例和数字校园建设的理论模型,杭州师范大学的信息化建设工作应该着眼于以下几个方面:
1)集成的数字教学体系
目前,各高校的信息系统应用已经比较广泛,但是这些应用普遍存在着“信息孤岛”“资源利用率低”等不足之处。
近两、三年,国内一些重点高校开始建设以“整体应用”为主线的第三代数字校园,就是力图通过“在整体规划的基础上分步加以实施”,实现把学校建设成“面向校园内,也面向社会的一个超越时间、超越空间的数字化学校”这样一个整体的大目标。
数字校园是办公数字化、教学数字化、教务管理数字化以及师生学习、生活数字化的综合体现。
①教务管理方面
在教务上,规划教务的管理流程,实现教务业务处理的自动化。
对学籍的变更,则采用办公审批流程的形式进行处理。
由各院系或其它部门相关人员提出申请,由学籍负责人进行审批方式修改电子学籍,再由共享数据中心发送学籍状态变更到其他应用系统。
通过课堂教学录像,教学监督人员可以随时查看教师上课的情况,更有效的对教师进行监督与评价。
结合学生通过网络对教师评价,促进评价体系统科学、合理化。
通过专业设置与各专业的教学计划的设置,系统自动生成开课计划。
通过开课计划、确认的选修开课申请,以及教师排课要求,系统全自动或半自动的完成学校排课。
根据教师开课考核要求,教师考试安排要求,系统智能的安排出适合的考试安排计划。
②教学方面
在教学上,通过校园各种硬件设施与教学管理平台、共享资源库相结合,实现电子化教学。
对教师的备课、授课,以及课后作业的安排、学生作业提交,以及作业的评价进行管理,打破以往的教学模式,实现无纸化教学模式。
打破以往只有教师对学生作业评价的模式,实现学生自我评价,学生相互评价与教师评价相结合的作业评价模式,建立更科学的评价体系。
教师可以查看各学生的素质测评报告,了解学生的性格趣向,实现个性化教育,达到因材施教。
通过与门禁系统相结合,打破以往教师只能在课堂点到的局面,实现教师随时了解以前的考勤记录的功能,建立更科学、更合理的考勤制度;通过与教室摄像设备相结合,打破学生上课忙于做笔记的习惯,通过课堂摄像媒体的点播方式,学生随时可以了解课堂上课情境;通过网上教学实现“虚拟课堂”,参加学习的学生只要有一台能够上互联网的电脑,在没有教师和同学的情况下就能随时随地进行课程学习。
他们只需要利用学校的电子图书馆、电子教室这些虚拟媒介就可以了,不需要有校园和教室,大家通过协同学习平台,实现课堂提问、回答、电子白板功能,满足教师与学生,学生与学生之间的交流。
③学生管理方面
在招生上,通过系统对社会各专业的需求趋势、各专业毕业生就业情况进行统计分析,智能地为招生办公人员生成招生计划,为招生管理层提供参考数据。
在学生管理上,通过与后勤、教务、教学、校医院、心理咨询室等各部门的信息系统进行整合,对学生的生活、学习,以及身体健康(查看体验报告、电子病历等)与心理健康等作全方面的了解,有针对性开展学生工作。
在就业管理上,通过与人才市场信息系统进行对接,对学生就业情况进行登记。
系统对以往各专业就业信息的汇总,结合人才市场各专业人才的需求量,以及学生在校学习情况等,智能地预测出今后各专业的就业情况,辅助管理层的招生就业决策。
2)深层次的信息集成
学校目前正在应用的信息系统,多是学校各院系、部、处各自按照业务需求建设的,各个系统很大程度上独立运行,各自为营,造成信息孤岛。
打破信息孤岛、建立信息与应用规范、提供集成的个性化的服务,是当前高校数字校园信息整合的三个重要目标。
为了实现这些目标,首先需要解决数据不共享、应用不集成、界面不统一等问题。
解决这些问题,先要制定相应的信息规范,对数据进行整合,从而实现真正的信息集成,为用户提供个性化的服务。
同时通过信息整合建立起各个层面的信息标准,为后续信息的管理与利用提供规范。
从技术框架方面来讲,信息集成的技术方案主要由四部分来支撑:
信息门户、ESB(企业服务总线)、数据访问平台以及数据集成中间件。
信息门户主要负责业务信息的展示、人员权限的控制以及界面级应用的整合。
ESB主要完成对应用系统各个模块的业务流程整合、服务编排等功能。
数据访问平台为应用系统提供有力的数据支撑。
数据集成中间件则对旧有的异构业务数据库进行整合,实现系统间的信息共享。
3)高可用的运行平台
随着学校对信息访问依赖性的增加,校园网数据中心对学校日常业务影响也越来越大。
一旦学校数据中心出现故障,将对学校日常业务的正常运作造成极大的冲击,给学校带来巨大的损失。
总的来看,数据中心出现故障时,学校的损失分为以下几个方面:
对学校日常工作的冲击(教职工无法正常工作)、学校声誉的损失(外界无法访问学校的信息资源等)。
根据METAGroup的统计[3],各行业平均每小时因为校园网数据中心故障造成一百万美元以上的损失。
由此可见校园网数据中心的可靠性直接关系到学校利益,处于非常重要的地位。
一个高可靠的校园网数据中心可以帮助学校在集中资源,提高业务服务水平的同时降低运行成本。
可靠性已经成为衡量一个校园网数据中心优劣的重要方面。
4)协同作业的行政管理
传统的应用系统只考虑业务人员的使用需求,是封闭的,完全由业务人员来操作。
随着高校信息化建设的发展,目前高校业务的实际情况是:
各种业务中涉及的信息是关联的,有些业务需要把各部门的业务串联在一起,有些业务需要教职工、行政人员和学生的交互来完成整个过程。
因此,数字校园建设必须根据业务的实际需求,采用信息集成的技术手段把各个应用系统连接在一起。
按照信息资源的规划方法,统一规划管理业务数据和流程,基于SOA架构进行构建.
应用系统之间,是相互交互信息和协作的关系,高度统一的操作方式,有效地缩短用户的适应周期,提升办公效率。
针对性地解决高校信息业务繁杂、信息资源分散、用户众多等问题,是解决分布在用户几个应用环境之间的业务逻辑的形式。
业务应用系统会涉及到多个位置的信息或者一系列定义的步骤的信息或流程工作流信息。
例如学校干部的信息更新,就可以影响到多个系统中的数据,如人事管理系统,党务管理系统等。
为用户构建一个”一体化的协作行政管理平台”,需要“网络整合”和“数据整合”,充分体现了高校信息化建设,在信息集成阶段满足应用需求“螺旋上升”的特点。
5)高效的后勤服务系统
高校后勤属于第三产业,是一个服务行业。
在服务过程中,需要各部门配合的事务相当繁杂,例如上级部门领导检查、兄弟学校访问考察等活动。
由于这些事务具有突发性或临时性,后勤单位需要临时准备会议场地、用车用餐等,还要随时提供其他服务。
这些服务工作需要对人、财、物等各种资源进行大量协调工作,其耗费的成本非常大,但往往是效率不高。
数字校园在后勤服务系统上的一个目标[4]就是:
“后勤纵横一体化管理”。
在纵向上,将后勤管理所涉及的各方面(如食堂管理、学生宿舍管理、供水供电管理、日常办公管理等)通过数字校园改造进行一体化整合。
整合后的系统具有以下功能:
对属下各个职能部门的管理数据(如资金使用情况、收益情况)进行统计分析和处理;汇总各部门孤立分散的信息(如资产情况、人员情况、运行情况)以形成信息管理链;通过绩效考核最大限度降低运营成本,规避运营风险;通过重组资源实现效益最大化。
在横向上,改造后其他各应用系统可以挂接在后勤管理平台上,也可以单独使用,学校可根据实际情况灵活选择。
同时,这些系统又互相结合,实现管理一体化,后勤管理工作将与教学、教务管理等进行整合,让教育工作者通过网络,就可以方便的了解学生课外学习与生活,全方面地促进和谐校园的建设与发展。
6)全方位的信息安全防护
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